Реплікація (редуплікація) ДНК
«Будівельним матеріалом» і джерелом енергії для реплікації є дезоксирибонуклеозидтрифосфатов (АТФ, ТТФ, ГТФ, ЦТФ), що містять три залишку фосфорної кислоти. При включенні дезоксирибонуклеозидтрифосфатов в полінуклеотидних ланцюг два кінцевих залишку фосфорної кислоти відщеплюються, і звільнилася енергія використовується на освіту фосфодіефірних зв'язку між нуклеотидами.
У реплікації беруть участь наступні ферменти:
- гелікази ( «розплітає» ДНК);
- дестабілізуючі білки;
- ДНК-топоізомерази (розрізають ДНК);
- ДНК-полімерази (підбирають дезоксирибонуклеозидтрифосфатов і комплементарно приєднують їх до матричного ланцюга ДНК);
- РНК-ПРАЙМАЗИ (утворюють РНК-затравки, праймери);
- ДНК-лігази (зшивають фрагменти ДНК).
За допомогою геліказу в певних ділянках ДНК розплітається, одноцепочечниє ділянки ДНК зв'язуються дестабілізуючими білками, утворюється репликационная вилка. При розбіжності 10 пар нуклеотидів (один виток спіралі) молекула ДНК повинна зробити повний оборот навколо своєї осі. Щоб запобігти цьому обертання ДНК-топоізомераза розрізає один ланцюг ДНК, що дає їй можливість обертатися навколо другого ланцюга.
ДНК-полімераза може приєднувати нуклеотид тільки до 3'-вуглецю дезоксирибози попереднього нуклеотиду, тому даний фермент здатний пересуватися по матричної ДНК тільки в одному напрямку: від 3'-кінця до 5'-кінця цієї матричної ДНК. Так як в материнській ДНК ланцюга антіпараллельни, то на її різних ланцюгах збірка дочірніх полінуклеотидних ланцюгів відбувається по-різному і в протилежних напрямках. На ланцюга 3'-5 'синтез дочірньої полінуклеотидних ланцюга йде без перерв; ця дочірня ланцюг буде називатися лідируючої. На ланцюга 5'-3 '- переривчасто, фрагментами (фрагменти Окадзакі), які після завершення реплікації ДНК-лігази зшиваються в один ланцюг; ця дочірня ланцюг буде називатися запізнілої (відстає).
Особливістю ДНК-полімерази є те, що вона може починати свою роботу тільки з «затравки» (праймера). Роль «запалів» виконують короткі послідовності РНК, утворені за участю ферменту РНК-ПРАЙМАЗИ і спарені з матричної ДНК. РНК-затравки після закінчення складання полінуклеотидних ланцюжків видаляються.
Реплікація протікає схоже у прокаріотів і еукаріотів. Швидкість синтезу ДНК у прокаріотів на порядок вище (1000 нуклеотидів в секунду), ніж у еукаріот (100 нуклеотидів в секунду). Реплікація починається одночасно в декількох ділянках молекули ДНК. Фрагмент ДНК від однієї точки початку реплікації до іншої утворює одиницю реплікації - реплікон.
Реплікація відбувається перед поділом клітини. Завдяки цій здатності ДНК здійснюється передача спадкової інформації від материнської клітини дочірнім.
Репарацією називається процес усунення пошкоджень нуклеотидноїпослідовності ДНК. Здійснюється особливими ферментними системами клітини (ферменти репарації). В процесі відновлення структури ДНК можна виділити наступні етапи: 1) ДНК-репаруючу нуклеази розпізнають і видаляють пошкоджену ділянку, в результаті чого в ланцюзі ДНК утворюється пролом; 2) ДНК-полімераза заповнює цю прогалину, копіюючи інформацію з другої ( «хорошою») ланцюга; 3) ДНК-лігаза «зшиває» нуклеотиди, завершуючи репарацію.
Найбільш вивчені три механізму репарації: 1) фоторепарація, 2) ексцізная, або дореплікатівная, репарація, 3) постреплікатівной репарація.
Зміни структури ДНК відбуваються в клітці постійно під дією реакційно-здатних метаболітів, ультрафіолетового випромінювання, важких металів і їх солей і ін. Тому дефекти систем репарації підвищують швидкість мутаційних процесів, є причиною спадкових захворювань (пігментна ксеродерма, прогерія і ін.).
Всі теми даного розділу:
Будова і функції ДНК
ДНК - полімер, мономерами якої є дезоксирибонуклеотидів. Модель просторової будови молекули ДНК у вигляді подвійної спіралі була запропонована в 1953 р Дж. Уотсоном і Ф.
Будова і функції РНК
РНК - полімер, мономерами якої є рибонуклеотиди. На відміну від ДНК,
Будова і функції АТФ
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) - універсальний джерело і основний акумулятор енергії в живих клітинах. АТФ міститься в усіх клітинах рослин і тварин. Кількість АТФ в сере
Створення та основні положення клітинної теорії
Клітинна теорія - найважливіше біологічне узагальнення, згідно з яким всі живі організми складаються з клітин. Вивчення клітин стало можливим після винаходу мікроскопа. вперше
Типи клітинної організації
Виділяють два типи клітинної організації: 1) прокариотический, 2) еукаріотичний. Загальним для клітин обох типів є те, що клітини обмежені оболонкою, внутрішній вміст представлено цітоп
ендоплазматична мережа
Ендоплазматична мережа (ЕРС), або ендоплазматичнийретикулум (ЕПР), - одномембранних органоид. Являє собою систему мембран, які формують «цистерни» і кана
апарат Гольджі
Апарат Гольджі, або комплекс Гольджі, - одномембранних органоид. Являє собою стоси сплощених «цистерн» з розширеними краями. З ними пов'язана система дріб
лізосоми
Лізосоми - одномембранні органели. Являють собою дрібні бульбашки (діаметр від 0,2 до 0,8 мкм), що містять набір гідролітичних ферментів. Ферменти синтезуються на шорсткий
вакуолі
Вакуолі - одномембранні органели, являють собою «ємності», заповнені водними розчинами органічних і неорганічних речовин. В освіті вакуолей беруть участь ЕРС
мітохондрії
Будова мітохондрії: 1 - зовнішня мембрана; 2 - внутрішня мембрана; 3 - матрикс; 4
Пластида
Будова пластид: 1 - зовнішня мембрана; 2 - внутрішня мембрана; 3 - строма; 4 - тилакоїдів; 5
рибосоми
Будова рибосоми: 1 - велика субодиниця; 2 - мала субодиниця. рибосом
цитоскелет
Цитоскелет утворений мікротрубочками і микрофиламентами. Микротрубочки - циліндричні нерозгалужені структури. Довжина микротрубочек коливається від 100 мкм до 1 мм, діаметр склад
клітинний центр
Клітинний центр включає в себе дві центріолі і центросфери. Центриоль є циліндр, стінка якого утворена дев'ятьма групами з т
органели руху
Присутні не у всіх клітинах. До органоидам руху відносяться вії (інфузорії, епітелій дихальних шляхів), джгутики (жгутіконосци, сперматозоїди), ложноножки (корненожки, лейкоцити), міофібрил
Будова і функції ядра
Як правило, еукаріотична клітина має одне ядро, але зустрічаються двоядерні (інфузорії) і багатоядерні клітини (опалин). Деякі високо-спеціалізовані-рова клітини вдруге ранків
хромосоми
Хромосоми - це цитологічні паличкоподібні структури, що представляють собою конденсований
Обмін речовин
Обмін речовин - найважливіша властивість живих організмів. Сукупність реакцій обміну речовин, що протікають в організмі, називається метаболізмом. Метаболізм складається з р
біосинтез білків
Біосинтез білків є найважливішим процесом анаболізму. Всі ознаки, властивості і функції клітин і організмів визначаються в кінцевому підсумку білками. Білки недовговічні, час їх існування огра
Генетичний код і його властивості
Генетичний код - система запису інформації про послідовність амінокислот в поліпептиди послідовністю нуклеотидів ДНК або РНК. В даний час ця система запису вважається
Будова гена еукаріотів
Ген - ділянка молекули ДНК, що кодує первинну послідовність амінокислот в поліпептиди або послідовність нуклеотидів в молекулах транспортних і рибосомних РНК. ДНК одне
Транскрипція у еукаріот
Транскрипція - синтез РНК на матриці ДНК. Здійснюється ферментом РНК-полімерази. РНК-полімераза може приєднатися лише до промотор, який знаходиться на 3'-кінці матричної ланцюга ДНК
трансляція
Трансляція - синтез поліпептидного ланцюга на матриці іРНК. Органели, що забезпечують трансляцію, - рибосоми. У еукаріот рибосоми знаходяться в деяких органелах - мітохондріях і пластидах (7
Мітотичний цикл. мітоз
Мітоз - основний спосіб розподілу еукаріотних клітин, при якому спочатку відбувається подвоєння, а потім рівномірний розподіл між дочірніми клітинами спадкового матеріал
мутації
Мутації - це стійкі раптово виниклі зміни структури спадкового матеріалу на різних рівнях його організації, що призводять до зміни тих чи інших ознак організму
генні мутації
Генні мутації - зміни структури генів. Оскільки ген являє собою ділянку молекули ДНК, то генна мутація являє собою зміни в нуклеотидном складі цього участ
хромосомні мутації
Це зміни структури хромосом. Перебудови можуть здійснюватися як в межах однієї хромосоми - внутріхромосомние мутації (делеція, інверсія, Дуплікація, инсерция), так і між хромосомами - ме
геномні мутації
Геномної мутацією називається зміна числа хромосом. Геномні мутації виникають в результаті порушення нормального ходу мітозу або мейозу. Гаплоїдія - у